3 Волноводы

Требования к параметрам волноводов

Улучшение качества поверхности для снижения электрических потерь.

Требования к шероховатости внутренней поверхности волновода вытекают из выражения: A=K_(K-1), где K_=th(Ra/), K=cosec(/2), Ra – шероховатость поверхности,  - условная величина проникновения,  - вероятный угол при вершине. При высокой частоте передаваемого сигнала токи, текущие по внутренней поверхности волновода будут огибать профиль микронеровностей. Коэффициент К в формуле характеризует способ обработки и показывает во сколько раз увеличивается путь по шероховатой поверхности по сравнению с абсолютно гладкой.

Требования к точности

Погрешность геометрии                Погрешность формы

Волновое сопротивление: Z=f(a,b)

Отклонение значения волнового сопротивления:

Из выражения (*) вытекают требования к точности размеров.

Для соединения всех показанных на схеме видов волноводов в основном используют плоские или дроссельные фланцы.

2 Изготовление корпусов волноводов холодным выдавливанием.

Сущность метода холодного выдавливания заклю­чается в том, что под действием усилия, приложенного к инструменту, в заготовке возникает напряженное со­стояние, в результате которого деформируемый металл, доведенный до высокой пластичности, интенсивно течет в незамкнутую полость штампа.

В этот метод входят два способа выдавливания:

а) прямое 

б) обратное.

При прямом выдавливании направление истечения металла заготовки совпадает с направлением перемещения пуансона,

при обратном — противоположно ему.

В производстве деталей волноводов широко распро­странено обратное выдавливание, позволяющее получать детали с более сложной конфигурацией полостей. Оно применяется для изготовления деталей волноводов, имеющих прямоугольные, Н и П-образное поперечные сечения канала.

Методом холодного выдавливания изготовляют дета­ли волноводов в се­рийном и крупносе­рийном производст­ве. Холодное выдавливание обес­печивает:

1) идентичность деталей волноводов, так как их конфигу­рация формируется одним   инструмен­том;

2) высокую чис­тоту   поверхностей.

На рис. 2.4, а, б показана изготовленная методом хо­лодного выдавливания волноводная труба с одним флан­цем.

Рис. 2.4. Деталь волноводного корпуса, изготовленная методом холодного вы­давливания

Для такой конфигурации заготовку можно выбрать так, чтобы отходы при последующей обработке были ми­нимальны. Также частично устраняется возможность деформации канала волновода в процессе сборки с флан­цами.

Поскольку диаметр исходной заготовки обычно выбирают равным диаметру фланца, то необходимо предварительно степень деформации , величина которого зависит от формы и размеров сече­ния волновода. Значение степени деформации влияет на величину и плотность зерен металла детали волновода, характер течения металла и качество изготовляемых деталей. Она определяется в зависимости от соотношения площадей исходной заготовки Fo и попе­речного сечения выдавливаемой детали F:

Для алюминия, меди и серебра степень деформации  не должна превышать 95%, для латуней Л62 и Л96— 70 и 90% соответственно. Уменьшить степень деформа­ции можно изменением формы поперечного сечения де­талей волноводов—заменой внешнего прямоугольного контура круговым (см. рис. 2.4) или увеличением тол­щины стенок.

При холодном выдавливании деталей волноводов в качестве исходной используются заготовки цилиндриче­ской формы.

Размеры исходной заготовки определяют по объему изготовляемой детали. Поскольку диаметр заготовки за­висит от размеров фланца, то объем детали определит высоту заготовки (объемы заготовки и детали равны).

В качестве материала заготовки используются медь или алюминий. Оба металла в отожженном состоянии обладают высокой пластичностью и малым удельным сопротивлением.

В исходной цилиндрической заготовке должно, быть получено центрально расположенное отверстие, форма и размеры которого соответствуют форме и размерам ка­нала волновода изготовляемой детали. Заготовку полу­чают вырубкой. Для получения центральных отверстий используется прокалывание заготовки в специальном штампе (рис. 2.5).

             

Рис. 2.5. Штамп для прокалывания от­верстия в заготовке: 1-пуансон, 2-шаблон, 3-прокалывающий пуансон, 4-пуансонодержатель, 5-втулка, 6-направляющая

При прокалывании отверстия заго­товка помещается в шаблон 2, который одновременно служит направлением для направляющей 6 прокалы­вающего пуансона 3, закрепленного в пуансонодержателем 4. При опускании ползуна пресса верхний пуансон 1 через заготовку передает давление на направляющую 6, утапливая ее вместе с заготовкой внутрь штампа, втул­ка 5 опускается, сжимая выталкиватель штампа. Одно­временно пуансон 3 прокалывает отверстие в заготовке, причем избыточный ме­талл поступает в прорезь, выполненную в торце пу­ансона 1. При обратном ходе ползуна этот пуан­сон поднимается, а вытал­киватель возвращает в исходное положение всю подвижную систему ниж­ней части штампа, а одно­временно и заготовку.

При этом в отличие от пробивки процесс не заканчи­вается отделением отхода от заготовки. На противопо­ложной стороне заготовки образуется наплыв избыточ­ного металла, который снимается последующим чисто­вым фрезерованием.

Для снятия внутренних напряжений после прокалы­вания производится термообработка. Медные заготовки отжигаются либо в защитной, либо в нейтральной среде, алюминиевые—на воздухе.

Получение деталей волновода холодным выдавлива­нием ведется по схеме обратного выдавливания. Это упрощает конструкцию штампа и облегчает удаление деталей из него после выдавливания. Схема обратного выдавливания детали волновода с прямолинейным кана­лом дана на рис. 2.6.         

Рис. 2.6. Схема процесса обрат­ного выдавливания деталей волно­вода с прямолинейным каналом: 1-разъёмная матрица, 2-формующий вкладыш, 3-пуансон-матрица, 4-выталкиватель

Предварительно смазанная исход­ная заготовка укладывается в полость А разъемной матрицы 1, состоящей из двух частей, таким образом, что формующий вкладыш 2 входит в центральное отвер­стие заготовки. При опускании ползуна пресса пуансон-матрица 3 выдавливает деталь, при этом полость ее фор­муется вкладышем 2.

По окончании процесса выдавливания (момент окон­чания фиксируется упорами) и подъеме пуансона 3 де­таль волновода остается в матрице из-за значительного сцепления стенок канала с формующим вкладышем 2. Включением нижнего выталкивателя 4 разъемная матрица 1 поднимается и одновременно готовое изделие снимается с формующего вкладыша 2.

Методом холодного выдавливания получают детали волноводов не только прямолинейные, но и с криволи­нейным каналом. При этом истечение металла происхо­дит в криволинейный канал пуансона-матрицы (рис. 2.9), которая делается разъемной для облегчения извлечения детали.

Рис. 2.9. Схема процесса обратного выдавливания волноводных деталей с криволинейным каналом.

Процесс характеризуется тем, что по его окончании пуансон-матрица вместе с изогнутым волноводом остает­ся в нижней части штампа. Нижний толкатель 4 подни­мает разъемную матрицу 1, формующий вкладыш 2 вы­ходит из канала заготовки 5, после чего осуществляется разъем матрицы 1, пуансона-матрицы 3 и изделие уда­ляется.

Этот метод применяется только для серийного произ­водства, в связи с нерентабельностью изготовления ма­лых партий волноводов из-за высокой стоимости инструментально-штамповой оснастки.

Рис. 2.7. Штамп для холодного выдавливания деталей волновода.

Блок штампа состоит из массивных верхней и нижней плит, двух направляющих колонок и втулок. В пакет штампа входят постоянные детали (нижняя 4 и верхняя 5 обоймы) и сменные (пуансон-матрица 1; формующий вкладыш 2, матрица 3 и упоры 6). В процессе работы детали выталкивателя 7 соединяются с нижним вытал­кивателем гидравлического 100-тонного пресса.

 

Рис. 2.8. Детали штампа холодного выдав­ливания:

а—пуансон-матрица; б—формующий вкладыш

3Изготовление прямоугольных и изогнутых волноводных труб круглого поперечного сечения

Круглый волновод представляет собой трубу с проводящей внутренней поверхностью, снабженную на концах присоединительными фланцами. Используются прямолинейные и изогнутые волноводы.

Основными технологическими задачами при изготовлении круглых волноводов являются: обеспечение требуемой чистоты токонесущих поверхностей и минимальной эллиптичности канала т.к. если  волновод имеет эллиптичность, то энергия основной волны переходит к возбуждаемым при этом паразитным волнам.

В качестве заготовок круглых волноводов используются стандартные тянутые трубы повышенной точности. Эллиптичность этих труб превышает допустимые значения эллиптичности для круглых волноводов. Поэтому на предприятиях, изготовляющих волноводы, осуществляется дополнительная калибровка заготовок.

Технологический процесс изготовления прямолинейных волноводов круглого сечения следующий:

1) калибровка заготовок волноводных труб;

2) обработка на волноводной трубе посадочных мест под фланцы;

3) изготовление фланцев;

4) сборка фланцев с волноводной трубой;

5) обработка контактной поверхности фланцев;

6) нанесение гальванических покрытий;

7) отделка токонесущих поверхностей.

Этот технологический процесс не отличается по построению от процесса изготовления прямолинейного волновода прямоугольного поперечного сечения.

Для калибровки внутреннего диаметра круглых волноводных труб в основном используют два способа:

а) калибровка протягиванием;

б) импульсная магнитная калибровка.

Калибровка протягиванием;

При этом способе применяется протягивание заготовки через волоку, с помещенной внутри трубы формующей оправкой (рис. 1.48).

                                

Рис. 1.48. Калибровка внутреннего диаметра круглой волноводной трубы протягиванием через волоку с формующей оправкой: 1— волока; 2 — заготовка; 3 — формующая оправка

Для волноводных труб с толщиной стенки равной или меньше 1,5 мм в качестве заготовки используется труба с толщиной стенки 2—3 мм. Минимальное число проходов при калибровке определяется допустимой степенью деформации для данного материала.

Для восстановления пластических свойств заготовки после очередного прохода производится отжиг. Минимальное отклонение от формы круга для труб диаметром менее 30 мм при калибровке составляет 0,08 мм.